אסימפטוטה אופקית

➡️ אסימפטוטה אופקית

מה קורה לפונקציה כש-x שואף לאינסוף

🎯 למה זה חשוב?

אסימפטוטה אופקית מתארת את ההתנהגות של הפונקציה "בקצוות" - כשהולכים ימינה או שמאלה לאינסוף.

🔑 השאלה המרכזית: מה קורה ל-\(f(x)\) כאשר \(x \to \infty\) או \(x \to -\infty\)?

זה עוזר לנו לשרטט את הגרף ולהבין לאן הוא "מתיישר" בקצוות.

📐 מהי אסימפטוטה אופקית?

אסימפטוטה אופקית = קו אופקי שהגרף מתקרב אליו כש-\(x\) שואף לאינסוף

אם \(\lim_{x \to \infty} f(x) = L\) (או \(\lim_{x \to -\infty} f(x) = L\))

אז משוואת האסימפטוטה האופקית היא: \(y = L\)

💡 הבדל מאסימפטוטה אנכית:

• אנכית: \(x = a\) (קו אנכי, \(y\) שואף לאינסוף)

• אופקית: \(y = L\) (קו אופקי, \(x\) שואף לאינסוף)

⭐ הכלל המרכזי - השוואת דרגות

עבור פונקציה רציונלית \(f(x) = \frac{P(x)}{Q(x)}\), משווים את הדרגה של המונה לדרגה של המכנה:

יחס הדרגות הגבול באינסוף אסימפטוטה אופקית

מונה < מכנה

דרגת המונה קטנה מדרגת המכנה

\(\lim_{x \to \pm\infty} f(x) = 0\) \(y = 0\)

מונה = מכנה

דרגות שוות

\(\lim_{x \to \pm\infty} f(x) = \frac{a}{b}\) \(y = \frac{a}{b}\)

(יחס המקדמים המובילים)

מונה > מכנה

דרגת המונה גדולה מדרגת המכנה

\(\lim_{x \to \pm\infty} f(x) = \pm\infty\) אין אסימפטוטה אופקית

(אולי יש אסימפטוטה משופעת)

✏️ דוגמאות מפורטות

דוגמה 1: מונה < מכנה

\(f(x) = \frac{3x + 1}{x^2 - 4}\)

פתרון:

• דרגת המונה: 1 (החזקה הגבוהה של \(x\) במונה)

• דרגת המכנה: 2 (החזקה הגבוהה של \(x\) במכנה)

מכיוון ש-1 < 2 (מונה < מכנה):

אסימפטוטה אופקית: \(y = 0\)

דוגמה 2: מונה = מכנה

\(f(x) = \frac{4x^2 + x - 1}{2x^2 + 5}\)

פתרון:

• דרגת המונה: 2

• דרגת המכנה: 2

מכיוון ש-2 = 2 (דרגות שוות):

נחשב יחס מקדמים מובילים: \(\frac{4}{2} = 2\)

אסימפטוטה אופקית: \(y = 2\)

דוגמה 3: מונה > מכנה

\(f(x) = \frac{x^3 - 2x}{x + 1}\)

פתרון:

• דרגת המונה: 3

• דרגת המכנה: 1

מכיוון ש-3 > 1 (מונה > מכנה):

אין אסימפטוטה אופקית

(הפונקציה שואפת לאינסוף כש-\(x\) שואף לאינסוף)

דוגמה 4: הפונקציה הקלאסית \(\frac{1}{x}\)

\(f(x) = \frac{1}{x}\)

פתרון:

• דרגת המונה: 0 (קבוע)

• דרגת המכנה: 1

מכיוון ש-0 < 1 (מונה < מכנה):

אסימפטוטה אופקית: \(y = 0\)

🎯 הטריק לחישוב גבול באינסוף

השיטה: מחלקים את המונה והמכנה ב-\(x\) בחזקה הגבוהה ביותר (של המכנה)


דוגמה: \(\lim_{x \to \infty} \frac{3x^2 + 2x}{5x^2 - 1}\)

שלב 1: נחלק ב-\(x^2\) (החזקה הגבוהה)

\(\lim_{x \to \infty} \frac{3x^2 + 2x}{5x^2 - 1} = \lim_{x \to \infty} \frac{\frac{3x^2}{x^2} + \frac{2x}{x^2}}{\frac{5x^2}{x^2} - \frac{1}{x^2}}\)

שלב 2: נפשט

\(= \lim_{x \to \infty} \frac{3 + \frac{2}{x}}{5 - \frac{1}{x^2}}\)

שלב 3: נציב \(x \to \infty\)

כש-\(x \to \infty\):   \(\frac{2}{x} \to 0\)  ו-  \(\frac{1}{x^2} \to 0\)

\(= \frac{3 + 0}{5 - 0} = \frac{3}{5}\)

אסימפטוטה אופקית: \(y = \frac{3}{5}\)

💡 קיצור דרך: כשהדרגות שוות, פשוט לחלק את המקדמים המובילים!

בדוגמה הזו: \(\frac{3}{5}\) (מקדם של \(x^2\) במונה חלקי מקדם של \(x^2\) במכנה)

📊 טבלה לשינון מהיר

פונקציה דרגות אסימפטוטה אופקית
\(\frac{1}{x}\) 0 < 1 \(y = 0\)
\(\frac{x}{x^2+1}\) 1 < 2 \(y = 0\)
\(\frac{x+1}{x-1}\) 1 = 1 \(y = \frac{1}{1} = 1\)
\(\frac{2x^2}{3x^2+x}\) 2 = 2 \(y = \frac{2}{3}\)
\(\frac{x^2}{x+1}\) 2 > 1 אין

❓ האם הגרף חוצה את האסימפטוטה האופקית?

הבדל חשוב:

אסימפטוטה אנכית

הגרף אף פעם לא חוצה

(כי שם הפונקציה לא מוגדרת)

אסימפטוטה אופקית

הגרף יכול לחצות

(ההתנהגות היא רק בקצוות)

דוגמה: \(f(x) = \frac{x}{x^2+1}\)

האסימפטוטה האופקית היא \(y = 0\) (ציר ה-\(x\))

אבל הגרף חוצה את ציר ה-\(x\) בנקודה \((0, 0)\)!

💡 טיפים חשובים למבחן

1️⃣ לזהות דרגות מהר

דרגה = החזקה הכי גבוהה של \(x\)

קבוע = דרגה 0

2️⃣ קיצור דרך

אם דרגות שוות: \(y = \frac{\text{מקדם מוביל במונה}}{\text{מקדם מוביל במכנה}}\)

3️⃣ \(y = ...\) לא \(x = ...\)

אסימפטוטה אופקית היא קו אופקי

משוואה מהצורה \(y = L\)

4️⃣ לבדוק שני הכיוונים

בד"כ הגבול ב-\(+\infty\) וב-\(-\infty\) זהה

אבל לפעמים שואלים על שניהם

📝 סיכום

אסימפטוטה אופקית - השוואת דרגות מונה ומכנה:

מונה < מכנה \(y = 0\)
מונה = מכנה \(y = \frac{a}{b}\)
מונה > מכנה אין

עכשיו אתם מוכנים להמשיך לנושא הבא: נגזרת של מנה (כלל המנה)!